数控加工工艺课程设计指导书样本.docx

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数控加工工艺课程设计指导书样本

数控加工工艺课程设计指引书

一． 设计目

通过数控加工工艺课程设计，掌握零件数控加工工艺编制及加工办法。

二．设计内容

编制中档复杂限度典型零件数控加工工艺。

三．设计环节

（一） 零件工艺分析

无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选取适当刀具，拟定切削用量。

在编程中，对某些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做某些解决。

因而程序编制中零件工艺分析是一项十分重要工作。

1．数控加工工艺基本特点

数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相似，但数控加工整个过程是自动进行，因而又有其特点。

1） 数控加工工序内容比普通机床加工工序内容复杂。

这是由于数控机床价格昂贵，若只加工简朴工序，在经济上不合算，因此在数控机床上普通安排较复杂工序，甚至是在通用机床上难以完毕那些工序。

2）数控机床加工程序编制比普通机床工艺规程编制复杂。

这是由于在普通机床加工工艺中不必考虑问题，如工序内工步安排、对刀点、换刀点及走刀路线拟定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序对的性和合理性规定极高，不能有丝毫差错，否则加工不出合格零件。

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2．数控加工工艺重要内容

依照数控加工实践，数控加工工艺重要涉及如下方面：

1）选取适合在数控机床上加工零件和拟定工序内容；

2）零件图纸数控工艺性分析；

3）制定数控工艺路线，如工序划分、加工顺序安排、基准选取、与非数控加工工艺衔接等；

4）数控工序设计，如工步、刀具选取、夹具定位与安装、走刀路线拟定、测量、切削用量拟定等；

5）调节数控加工工艺程序，如对刀、刀具补偿等；

6）分派数控加工中容差；

7）解决数控机床上某些工艺指令。

3． 数控加工零件合理选取

程序编制前对零件进行工艺分析时，要有机床阐明书、编程手册、切削用量表、原则工具、夹具手册等资料，方能进行如下某些问题研究。

在数控机床上加工零件时，普通有两种状况。

第一种状况：

有零件图样和毛坯，要选取适合加工该零件数控机床。

第二种状况：

已有了数控机床，要选取适合在该机床上加工零件。

无论哪种状况，考虑重要因素重要有，毛坯材料和类型、零件轮廓形状复杂限度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热解决规定等。

概括起来有三点，即零件技术规定能否保证，对提高生产率与否有利，经济上虽否合算。

依照国内外数控技术应用实践，数控机床普通最适合加工具备如下特点零件：

（1）多品种、小批量生产零件或新产品试制中零件；

（2）轮廓形状复杂，对加工精度规定较高零件；

（3）用普通机床加工时，需要有昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）零件；

（4）需要多次改型零件；

（5）价值昂贵，加工中不容许报废核心零件；

（6）需要最短生产周期急零件。

数控加工工艺性分析涉及面很广，在此仅从数控加工也许性和以便性两方面加以分析。

（1）零件图样上尺寸数据给出应符合编程以便原则；

A零件图样上尺寸标注办法应适应数控加工特点，在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸直接给出坐标尺寸。

B构成零件轮廓几何元素条件应充分

在手工编程时，要计算每个节点坐标。

在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。

因而在分析零件图时，要分析几何元素给定条件与否充分。

如果构成零件几何元素条件不充分，编程时则无法下手。

（2）零件各加工部位构造工艺性应符合数控加工特点

A零件内腔和外形最佳采用统一几何类型和尺寸。

这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程以便，生产效益提高。

B内槽圆角大小决定着刀具直径大小，因而内槽圆角半径不应过小。

C零件铣削底平面时，槽底圆角半径不应过大，否则铣刀端刃铣削平面能力差、效率低。

D应采用统一基准定位。

在数控加工中，若没有统一基准定位，会因工件重新安装而导致加工后两个面年轮廓位置及尺寸不协调现象。

此外，还应分析零件所规定加工精度、尺寸公差与否为以得到保证，有无引起矛盾多余尺寸或影响工序安排封闭尺寸等。

4．加工办法选取与加工方案拟定

1）加工办法选取

加工办法选取原则是保证加工表面加工精度和表面粗糙度规定。

由于获得同一级精度及表面粗糙度加工办法普通有许多，因而在实际选取时，要结合零件形状、尺寸大小和热解决规定等全面考虑。

2）加工方案拟定原则

零件上比较精准表面加工，经常是通过粗加工、半精加工和精加工逐渐达到。

对这些表面仅仅依照质量规定选取相应最后加工办法是不够，还应对的地拟定从毛坯到最后成形加工方案。

5．工序与工步划分

普通工序划分有如下几种方式

1）按零件装卡定位方式划分工序

由于每个零件构造形状不同，各表面技术规定也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差别。

普通加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。

因而可依照定位方式不同来划分工序。

2）按粗、精加工划分工序

依照零件加工精度、刚度和变形等因素杰划分工序时，可按粗、精加工分开原则来划分工序，即先作粗加工再精加工。

此时可用不同机床或不同刀具进行加工。

普通在一次安装中，不容许将零件某一某些表面加工完毕后，再加工零件其他表面。

3）按所用刀具划分工序

为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要定位误差，可按刀具集中工序办法加工零件，即在一次装夹中，尽量用同一把刀具加工出也许加工所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。

工步划分重要从加工精度和效率两方面考虑。

在一种工序内往往需要采用不同刀具和切削用量，对不同表面进行加工。

为了便于分析和描述较复杂工序，在工序内又细分为工步。

总之，工序与工步划分要依照详细零件构造特点、技术规定等状况综合考虑。

6．零件安装与夹具选取

1）定位安装基本原则

在数控机床上加工零件时，定位安装基本原则与普通机床相似，也要合理选取定位基准和夹紧方案。

为了提高数控机床效率拟定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：

（1）力求设计、工艺与编程计算基准统一；

（2）减少装夹次数，尽量在一次定位装夹后，加工出所有待加工表面；

（3）避免采用占机人工调节式加工方案，以充分发挥数控机床效能。

2）选取夹具基本原则

数控加工对夹具要有两方面规定：

一是要保证夹具坐标方向与机床坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系尺寸关系。

此外，尚需考虑如下四点：

（1）夹具构造应力求简朴。

当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节约生产费用；成批生产时考虑采用专用夹具；

（2）零件装卸要迅速、以便，以缩短机床停顿时间；

（3）夹具要开敞，其定位、夹紧机构或其他元件不得影响加工中走刀；

（4）夹具在机床上安装及工件在夹具上安装要精确可靠，以保证工件在对的位置上按程序加工。

此外，为了提高数控加工效率，在成批生产中还可以采用多位、多件夹具。

7．刀具选取与切削用量拟定

1）刀具选取

刀具选取是数控加工中重要工艺内容之一，它不但影响机床加工效率，并且直接影响加工质量。

编程时，选取刀具普通要考虑机床加工能力、工序内容、工件材料等因素。

与老式加工办法相比，数控加工对刀具规定更高。

不但规定精度高、刚度高、耐用度高，并且规定尺寸稳定、安装调节以便。

这就规定采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。

选用刀具时，要使刀具尺寸与被加工工件表面尺寸和形状相适应。

生产中，平面零件周边轮廓加工，常采用立铣刀。

铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。

对某些主体型面和变斜角轮廓形加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。

曲面加工常采用和球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采环形刀。

2）切削用量拟定

切削用量涉及主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。

对于不同加工办法，需选取不同切削用量，并应编入程序单内。

合理选取切削用量原则是：

粗加工时，普通以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。

详细数值应依照机床阐明书、切削用量手册，并结合经验而定。

8．对刀点和换刀点拟定

在编制加工程序时，要对的地选取“对刀点”和“换刀点”位置。

“对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动起点。

由于程序段从该点开始执行，因此对刀点心也叫做“程序起点”或“起刀点”。

选取对刀点原则是：

1）要便于数学解决和简化程序编制

2）在机床上找正容易；

3）加工过程中检查以便；

4）引起加工误差小。

对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。

但必要与零件定位基准有一定尺寸联系。

这样才干拟定机床坐标系和工件坐标系关系。

为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件设计基准或工艺基准上，如以孔定位工件，可选孔中心作为对刀点。

刀具位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重叠。

所谓“刀位点”是指车刀、镗刀刀尖；钻头钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面中心、球头铣刀球头中心。

零件安装时，工件坐标系要与机床坐标系有拟定尺寸关系，在工件坐标系设定后，从对刀点开始第一种程序段坐标值，为对刀点在机床坐标系中坐标值。

对刀点既是程序起点，也是程序终点。

因而在成批生产中要考虑对刀点重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点坐标值来校核。

所谓“机床原点”是指机床上一种固定不变极限点。

例如，对车床而言，是指车床主轴回转中心与车头卡盘端面交点。

“换刀点”是为数控车床、数控加工中心等多刀加工机床编程设定，回为这些机床加工半途需更换刀具，故应规定换刀点。

所谓“换刀点”是指刀架转位换刀时位置。

该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手位置是固定），也可以是任意一点（如车床）。

换刀点位置应设在工件或夹具外部，以刀架转位时不碰工件及其他部件为准。

其设定值可用实际测量办法或计算拟定。

9．加工路线拟定

在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。

编程时，加工路线拟定原则重要有如下几点：

1）加工路线应保证被加工零件精度和表面粗糙度，且效率高；

2）使数值计算简朴，以减少编程工作量；

3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。

4）此外，拟定加工路线时，还要考虑工件加工余量和机床、刀具刚度等状况，拟定是一次走刀，还是多次走刀来完毕加工以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。

10．程编误差及其控制

数控机床突出特点之一是：

零件加工精度不但在加工过程中形成，并且在加工前程编阶段就已形成，程编阶段误差是不可避免，这是由于程序控制原理自身决定。

在程编阶段，图纸上信息转换成控制系统可以接受形式，会产生如下三种误差：

近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差。

在点位控制加工中，程编误差包括尺寸圆整误差一项，并且直接影响孔位置尺寸精度。

在轮廓控制加工中，影响轮廓加工精度重要是插补误差，而尺寸圆整误差影响则居次要地位，因此，普通所就程编误差系指插补误差而言。

由于尚有控制系统与拖动系统误差，零件定位误差，对刀误差，刀具磨损误差，工件变形误差等等，因此，零件图纸上给出公差，只有一小某些容许分派给程编过程中产生误差。

普通取容许编程误差等于零件公差0.1~0.2。

（二） 程编中工艺指令解决

在数控机床上加工零件动作都必要在程序中用指令方式事先予以规定，在加工中由机床自动实现。

咱们称此类指令为工艺指令。

此类指令有国际原则，即准备功能指令G辅助功能指令M两大类。

在编制加工程序时，必要按程编手册对的选用和解决。

（三） 程序编制及动态模仿软件使用

详细内容及详见机床使用手册。

四、典型零件工艺编制

1、加工轴类零件如图1，毛坯为Φ85㎜×340㎜棒材，零件材料为45钢，无热解决和硬度规定，图中Φ85㎜外圆不加工。

对该零件进行精加工。

依照图纸规定和毛坯状况，编制该零件数控车削工艺。

图1车削轴类零件

2、典型轴类零件简介

图2所示为变速器一轴热解决前零件简图。

该零件材料为20CrMnTi，毛坯为模缎件，硬度为156-207HBS，是国内某型号汽车变速器上零件，为大量生产类型产品。

该零件为由双联齿形、矩形花键、径向孔、内孔、外圆柱面、外圆锥面、过渡圆角、内外环槽等表面构成轴类零件，加工表面较多，适合在数控车上加工。

试编制其数控加工工艺。

图2变速器——轴热解决前零件图

3、图3所示为减速箱箱体图。

零件材料为HT200，中批量生产，分析其加工工艺。

图3减速箱箱体简图

3、图4所示为拨叉简图。

零件材料为HT200，中批量生产，分析其加工工艺。

图4拨叉简图

六．实验报告

1． 数控加工工艺卡片

2． 数控加工程序单